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Auteur(s)
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Jean-Pierre GROS : Service de technologie et transformateurs professionnels de l’Unité Groupe électronique de puissance, Thomson-CSF Radars et Contre-Mesures
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les transformateurs et inductances appartiennent à la famille des composants passifs et sont utilisés dans tous les domaines de l’électronique.
Différents domaines doivent être distingués :
-
la distribution industrielle (courants forts) ;
-
le professionnel ;
-
la micro-électronique ;
-
la très haute fréquence ;
pour lesquels ces composants ont un rôle fondamental dans le fonctionnement d’un convertisseur, l’isolement galvanique et le filtrage.
L’évolution technologique des transformateurs et inductances est liée actuellement à un besoin de miniaturisation (particulièrement observé dans les applications de télécommunications, aéroportées et grands publics) et de report en surface des composants sur circuits imprimés ou substrat métallique isolé.
De grands progrès ont été obtenus grâce à la montée en fréquence, l’association des technologies multicouches pour la réalisation des bobinages et le développement de nouveaux matériaux permettent de suivre cette évolution irréversible. Mais dans certains cas, les contraintes thermiques et d’isolement sont un frein à cette miniaturisation.
Aujourd’hui le coût des composants magnétiques dans les convertisseurs devient important ; aussi est-il nécessaire qu’un dialogue technique et économique s’instaure entre les électroniciens et les fabricants de composants.
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5. Technologies de bobinages
Les manières de réaliser les bobinages sont multiples :
-
soit en utilisant différentes structures ;
-
soit en utilisant différentes technologies.
5.1 Différentes structures de bobinage
5.1.1 Bobinage dit concentrique
Les bobinages utilisent toute la longueur des jambes du circuit magnétique et sont réalisés en une ou plusieurs couches successives (figure 25).
L’inductance de fuite est d’autant plus faible que le bobinage est long. Elle peut être diminuée en alternant des couches de primaires et de secondaires.
La capacité dynamique est d’autant plus grande que le bobinage est long. Elle est diminuée en augmentant l’isolant.
Dans le cas où N enroulements secondaires créent une haute tension V s, la tension d’isolement à tenir est V s / N.
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Les bobinages utilisent une partie ou toute de la hauteur dispo-nible et sont disposés côte à côte dans la longueur du circuit magnétique.
Plusieurs dispositions sont possibles (figure 26).
Si un bobinage de type (3) (figure 26) est utilisé pour réaliser un transformateur haute tension :
-
l’inductance de fuite sera forte vis-à-vis du primaire (faible largeur du bobinage) ;
-
l’isolement à tenir sera important (N−1) V s / N .
5.1.3 Bobinage à nid d’abeilles
Il est réalisé par le va-et-vient latéral de la spire lors de son enroulement sur le mandrin de bobinage. Le nombre de va-et-vient par tour est appelé vague (on parle de demi-vague, simple vague, double vague). On définit le pas par le rapport du nombre...
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Technologies de bobinages
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ANNEXES
Indirectement ouverte à la compétition internationale, l'industrie des transformateurs et inductances est aujourd'hui en pleine mutation. Elle doit s'adapter aux nouvelles exigences des marchés : innovation, miniaturisation, standardisation et automatisation.
Le nombre de fabricants diminue rapidement : la sous-traitance de proximité disparaît laissant la place aux fabricants structurés et spécialistes. L'estimation de la répartition du marché en valeur des différentes familles de bobinage est donnée à titre indicatif figure 1.
La répartition du marché français des bobinages et transformateurs par grands secteurs d'application est présentée figure 2.
L'activité de production en France était estimée à plus de 1,2 milliard de francs de chiffre d'affaires en 1995 (données SYCEP).
Ces résultats ne recouvrent pas la totalité de l'activité des entreprises qui peuvent avoir une production de composants destinés à leur usage interne et avoir une activité de revente de produits en provenance des sites de production hors de France.
Les figures 3 et 4 présentent l'origine des importations (en %) et la destination des exportations (en %) de bobinages.
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* - Les proceedings des conférences telles que EPF (Électronique de puissance du futur), HFPC (High Frequency Power Conference), PESC (Power Electronic Specialist Conference) présentent des articles intéressants sur les...
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